Термодинамический анализ соединений системы Ti–Al–Zr: применение модели Миедемы для прогнозирования свойств | Вестник Томского государственного университета. Химия. 2025. № 40. DOI: 10.17223/24135542/40/17

Термодинамический анализ соединений системы Ti–Al–Zr: применение модели Миедемы для прогнозирования свойств

В условиях растущих требований к материалам для работы в высокотемпературных и агрессивных средах интерметаллические соединения на основе Ti-Al привлекают внимание благодаря высокой удельной прочности, жесткости, термо- и коррозионной стойкости. Их применение ограничено низкой пластичностью при комнатной температуре. Одним из перспективных путей улучшения свойств является легирование цирконием (Zr), что способно оптимизировать фазовый состав и микроструктуру сплавов системы Ti-Al-Zr, повышая их жаропрочность и пластичность. Для целенаправленного проектирования таких материалов ключевое значение имеет понимание термодинамической стабильности и фазовых равновесий. В работе проведен термодинамический анализ интерметаллических соединений в системе Ti-Al-Zr с использованием полуэмпирической модели Миедемы. Модель, основанная на различиях в электроотрицательности и электронной плотности на границах ячеек Вигнера-Зейтца, позволила рассчитать энтальпии образования для фаз в бинарных подсистемах (Ti-Al, Ti-Zr, Al-Zr) и гипотетических тернарных соединений. Использование общепринятых параметров модели, адаптированных для взаимодействий переходных и непереходных металлов, обеспечило количественную оценку термодинамической стабильности фаз. Полученные данные дают фундаментальную основу для понимания фазообразования в системе Ti-Al-Zr и могут быть использованы при разработке и оптимизации высокотемпературных материалов для аэрокосмической, энергетической и других высокотехнологичных отраслей. Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Скачать электронную версию публикации

Загружен, раз: 1

Ключевые слова

термодинамика, модель Мидемы, система Ti-Al-Zr, интерметаллиды, энтальпия образования

Авторы

ФИО	Организация	Дополнительно	E-mail
Амеличкин Иван Вячеславович	Томский государственный университет	младший научный сотрудник лаборатории химических технологий	amelichkinivan@gmail.com
Каракчиева Наталья Ивановна	Томский государственный университет	кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории химических технологий	karakchieva@mail.tsu.ru
Клопотов Анатолий Анатольевич	Томский государственный архитектурно-строительный университет	доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой общего материаловедения и технологии композиционных материалов	klopotovaa@tsuab.ru
Сачков Виктор Иванович	Томский государственный университет	доктор химических наук, заведующий лабораторией химических технологий	vicsachkov@outlook.com
Абзаев Юрий Афанасьевич	Томский государственный архитектурно-строительный университет	доктор физико-математических наук, профессор, директор Материаловедческого центра коллективного пользования	abzaev2010@yandex.ru

Всего: 5

Ссылки

Огородов Д.В., Попов Д.А., Трапезников А.В. Способы получения лигатуры Al-Zr (об зор) // Труды ВИАМ. 2015. № 11. С. 13-20. doi: 10.18577/2307-6046-2015-0-11-2-2.

Мурадян Г.Н., Долуханян С.К., Алексанян А.Г. Закономерности и механизм форми рования алюминидов в системе TiH2-ZrH2-Al в гидридном цикле // Химическая физика. 2019. № 38 (1). С. 38-48. doi: 10.1134/S0207401X19010102.

Mousavi M.S., Abbasi R., Kashani-Bozorg S.F. A thermodynamic approach to predict formation enthalpies of ternary systems based on miedema’s model // Metallurgical and Materials Transactions A. 2016. Vol. 47. P. 3761-3770.

Miedema A.R., De Chatel P.F., De Boer F.R. Cohesion in alloys-fundamentals of a semi empirical model // Physica B + C. 1980. Vol. 100 (1). P. 1-28.

Miedema A.R., Niessen A.K. The enthalpy of solution for solid binary alloys of two 4d-transition metals // Calphad. 1983. Vol. 7 (1). P. 27-36.

Plata F.J.C. Thermodynamic analysis and microstructural evolution of the W-Mo-Ni-C sys tem produced by mechanical alloying // Physica B: Condensed Matter. 2022. Vol. 644. Art. 414126.

Lopez J.M., Alonso J.A. The Atomic Size-Mismatch Contribution to the Enthalpy of For mation of Concentrated Substitutional Metallic Solid Solutions // Physica Status Solidi (a). 1984. Vol. 85 (2). P. 423-428.

Bakker H., Zhou G.F., Yang H. Mechanically driven disorder and phase transformations in alloys // Progress in Materials Science. 1995. Vol. 39 (3). P. 159-241.

Alsaedi A.K. Estimation of the functions of some iron-based ternary systems within Miedema model and comparison with experiment // Results in Physics. 2020. Vol. 16. Art. 102969.